JPWO2021010459A1 - Electric power steering controller - Google Patents
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Abstract
操舵感覚を向上可能な電動パワーステアリング制御装置を提供する。バッテリの電圧が通常電圧の範囲内にある場合には、ゲイン目標値を通常値に設定し、通常電圧の範囲外にある場合には、ゲイン目標値を通常値未満の値に設定する。そして、バッテリの電圧が通常電圧の範囲外から範囲内に復帰すると、バッテリの電圧が通常電圧の範囲外になったときから通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間におけるゲインの時間積分値を、その期間におけるゲインが通常値である場合のゲインの時間積分値で除算して得られる比率が所定閾値よりも大きいか否かを判定し、所定閾値よりも大きいと判定した場合には、ゲイン目標値まで直ちに増加するようにゲインの設定を行う。一方、所定閾値以下であると判定した場合には、ゲイン目標値まで徐々に増加するようにゲインの設定を行う。Provided is an electric power steering control device capable of improving the steering feeling. If the battery voltage is within the normal voltage range, the gain target value is set to the normal value, and if it is outside the normal voltage range, the gain target value is set to a value less than the normal value. Then, when the battery voltage returns from outside the normal voltage range to within the normal voltage range, the time-integrated value of the gain in the period from when the battery voltage goes out of the normal voltage range to when it returns to the normal voltage range is calculated. , It is determined whether or not the ratio obtained by dividing by the time integration value of the gain when the gain in that period is a normal value is larger than the predetermined threshold, and if it is determined to be larger than the predetermined threshold, the gain is obtained. Set the gain so that it increases immediately to the target value. On the other hand, when it is determined that the value is equal to or less than the predetermined threshold value, the gain is set so as to gradually increase to the gain target value.
Description
本発明は、電動パワーステアリング制御装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering control device.
従来、モータ、トルクセンサ等のハードウェアの電気的異常が検出されると、アシスト力を低減させる電動パワーステアリング制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の電動パワーステアリング制御装置では、電気的異常の検出後、電気的異常が検出されなくなったときに、異常継続時間が所定時間未満である場合には、アシスト力を直ちに増加させる。これにより、ステアリングホイールが急に重くなるという操舵感覚を与えられることを防止するようになっている。また、異常継続時間が所定時間以上である場合には、アシスト力を徐々に増加させる。これにより、ステアリングホイールが急に軽くなるという操舵感覚を与えられることを防止するようになっている。
Conventionally, an electric power steering control device that reduces an assist force when an electrical abnormality of hardware such as a motor or a torque sensor is detected has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the electric power steering control device described in
しかしながら、このような電動パワーステアリング制御装置では、操舵感覚のさらなる向上が求められている。
本発明は、上記のような点に着目し、操舵感覚を向上可能な電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的とする。However, in such an electric power steering control device, further improvement of the steering feeling is required.
It is an object of the present invention to pay attention to the above points and to provide an electric power steering control device capable of improving the steering feeling.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、(a)バッテリから電力を供給され、ステアリングホイールによる操舵を補助するためのアシスト力を出力するモータと、(b)バッテリの電圧を検出するバッテリ用電圧センサと、(c)バッテリ用電圧センサで検出した電圧に基づき、モータが出力するアシスト力の制御に用いられるゲインの目標値であるゲイン目標値を設定する目標値設定部と、(d)目標値設定部で設定したゲイン目標値に基づきゲインを設定するゲイン設定部と、(e)ステアリングホイールによる操舵トルクを検出するトルクセンサと、(f)ゲイン設定部で設定したゲイン及びトルクセンサで検出した操舵トルクに基づきモータが出力するアシスト力を制御する制御部と、を備え、(g)目標値設定部は、バッテリ用電圧センサで検出した電圧が予め定めた通常電圧の範囲内にある場合には、ゲイン目標値を予め定めた通常値に設定し、その電圧が通常電圧の範囲外にある場合には、ゲイン目標値を通常値未満の値に設定し、(h)ゲイン設定部は、バッテリ用電圧センサで検出した電圧が通常電圧の範囲外から範囲内に復帰すると、電圧が通常電圧の範囲外になったときから通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間におけるゲインの時間積分値を、その期間におけるゲインが通常値である場合のゲインの時間積分値で除算して得られる比率が予め定めた所定閾値よりも大きいか否かを判定し、所定閾値よりも大きいと判定した場合には、ゲイン目標値まで直ちに増加するようにゲインの設定を行い、所定閾値以下であると判定した場合には、ゲイン目標値まで徐々に増加するようにゲインの設定を行う電動パワーステアリング制御装置であることを要旨とする。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is to detect (a) a motor that is supplied with power from a battery and outputs an assist force for assisting steering by a steering wheel, and (b) a voltage of the battery. The voltage sensor for the battery, and (c) the target value setting unit that sets the gain target value, which is the target value of the gain used to control the assist force output by the motor, based on the voltage detected by the voltage sensor for the battery. (D) A gain setting unit that sets the gain based on the gain target value set by the target value setting unit, (e) a torque sensor that detects the steering torque by the steering wheel, and (f) the gain and gain set by the gain setting unit. It is equipped with a control unit that controls the assist force output by the motor based on the steering torque detected by the torque sensor, and (g) the target value setting unit is the range of the normal voltage in which the voltage detected by the battery voltage sensor is predetermined. If it is within, the gain target value is set to a predetermined normal value, and if the voltage is outside the normal voltage range, the gain target value is set to a value less than the normal value, and (h) When the voltage detected by the battery voltage sensor returns from outside the normal voltage range to within the normal voltage range, the gain setting unit covers the period from when the voltage goes out of the normal voltage range to when it returns to the normal voltage range. It is determined whether or not the ratio obtained by dividing the time-integrated value of gain by the time-integrated value of gain when the gain in that period is a normal value is larger than a predetermined threshold value, and is greater than the predetermined threshold value. If it is determined to be large, the gain is set so that it immediately increases to the gain target value, and if it is determined to be below a predetermined threshold, the gain is set so that it gradually increases to the gain target value. The gist is that it is an electric power steering control device.
本発明の一態様によれば、例えば、バッテリの電圧が通常電圧の範囲外へ出てから通常電圧の範囲内へ復帰するまでのゲインの時間積分値が大きい場合には、ゲインがゲイン目標値まで直ちに増加されるため、ステアリングホイールを重く感じる時間を短縮できる。
また、ゲインの時間積分値が小さい場合には、ゲインがゲイン目標値まで徐々に増加されるため、ステアリングホイールが急に軽くなることを防止できる。それゆえ、操舵感覚を向上可能な電動パワーステアリング制御装置を提供することができる。According to one aspect of the present invention, for example, when the time-integrated value of the gain from when the battery voltage goes out of the normal voltage range to when it returns to the normal voltage range is large, the gain is the gain target value. Because it is increased immediately, the time when the steering wheel feels heavy can be shortened.
Further, when the time integral value of the gain is small, the gain is gradually increased to the gain target value, so that it is possible to prevent the steering wheel from suddenly becoming lighter. Therefore, it is possible to provide an electric power steering control device capable of improving the steering feeling.
本発明者らは、従来の電動パワーステアリング制御装置において、以下の課題を発見した。従来の電動パワーステアリング装置では、図7に示すように、エンジンに接続されたスターター・モータが起動されると、スターター・モータに瞬間的に大きな電流が流れ、バッテリの電圧が降下する。そして、バッテリの電圧の降下により、アシスト力が低減し、ステアリングホイールが急に重くなるという操作感覚を与えてしまう可能性がある。
また、縁石に乗り上げたりして操舵反力を受けると、モータの回生電流が生じて瞬間的にバッテリ電流が上昇することがある。この場合も回路保護のためにアシスト力が低減しステアリングホイールが急に重くなり、一定期間その状態が継続して、操作感覚に違和感を与えてしまう可能性がある。The present inventors have discovered the following problems in a conventional electric power steering control device. In the conventional electric power steering device, as shown in FIG. 7, when the starter motor connected to the engine is started, a large current momentarily flows through the starter motor and the voltage of the battery drops. Then, due to the drop in the voltage of the battery, the assist force is reduced, which may give an operational feeling that the steering wheel suddenly becomes heavy.
Further, when the vehicle rides on a curb and receives a steering reaction force, a regenerative current of the motor may be generated and the battery current may increase momentarily. In this case as well, the assist force is reduced to protect the circuit, the steering wheel suddenly becomes heavy, and the state continues for a certain period of time, which may give a sense of discomfort to the operation feeling.
以下、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置の一例を、図1〜図15を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。 Hereinafter, an example of the electric power steering control device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 15. The present invention is not limited to the following examples. Further, the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.
(電動パワーステアリング制御装置の全体構成)
図1は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置の全体構成を示す図である。図1の電動パワーステアリング制御装置1は、ステアリング軸3側でアシスト力を加えるコラム式EPS(Electric Power Steering)に適用したものである。図1に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング制御装置1は、ステアリングホイール2と、ステアリング軸3と、ピニオン入力軸4と、トルクセンサ5と、減速機構6と、ラックアンドピニオン7と、ロッド8L、8Rと、モータ9と、操舵角センサ10と、車速センサ11と、バッテリ12と、ECU(Electronic Control Unit)13とを備えている。(Overall configuration of electric power steering control device)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an electric power steering control device according to an embodiment of the present invention. The electric power
ステアリングホイール2には、ステアリング軸3の一端側が接続されている。ステアリング軸3の他端側には、トルクセンサ5の入力側が接続されている。トルクセンサ5の出力側には、ピニオン入力軸4の一端側が接続されている。トルクセンサ5は、1つのトーションバーとこのトーションバーを挟むように両端に取り付けられた2つのレゾルバとからなり、トーションバーの一端側を入力とし、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を2つのレゾルバで検出することで、ステアリングホイール2による操舵トルクTを検出する。検出された操舵トルクTは、ECU13に出力される。
One end side of the
ピニオン入力軸4の途中には、減速機構6が連結されている。減速機構6は、モータ9から出力されるアシスト力をピニオン入力軸4の他端側に伝達する。また、ピニオン入力軸4の他端側には、ラックアンドピニオン7を構成するラック軸のラック溝に噛合可能なピニオンギヤが形成されている。ラックアンドピニオン7では、ピニオン入力軸4の回転運動をラック軸の直線運動に変換する。また、ラック軸の両端には、ロッド8L、8Rが連結されている。ロッド8L、8Rの端部には、ナックル等を介して操舵輪14L、14Rが連結されている。これにより、ピニオン入力軸4が回転すると、ラックアンドピニオン7、ロッド8L、8R等を介して操舵輪14L、14Rの実操舵角が変化する。すなわち、ピニオン入力軸4の回転に従った操舵輪14L、14Rの操舵が可能となっている。
A
操舵角センサ10は、ステアリングホイール2の操舵角δを検出する。車速センサ11は、車速Vを検出する。検出された操舵角δ及び車速Vは、ECU13に出力される。
バッテリ12は、モータ9、ECU13、スターター・モータ、カーエアコン、カーナビ、オーディオ等、電動パワーステアリング制御装置1が搭載される車両の各種電装品に電力を供給する。また、バッテリ12は、オルタネータで発電された電力が充電される。The
The
ECU13は、図2に示すように、トルク検出回路15と、操舵角検出回路16、車速検出回路17、モータ用電流センサ18と、バッテリ用電圧センサ19と、チャージポンプ回路20と、チャージポンプ用電圧センサ21と、MCU(Micro Control Unit)22と、FET(Field Effect Transistor)ドライバ24と、モータ駆動FET25とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
トルク検出回路15は、トルクセンサ5から操舵トルクTが入力される。また、操舵角検出回路16は、操舵角センサ10から操舵角δが入力される。また、車速検出回路17は、車速センサ11から車速Vが入力される。入力された操舵トルクT、操舵角δ及び車速Vのそれぞれは、MCU22に出力される。また、モータ用電流センサ18は、モータ9に流れる電流の電流値iU、iV、iWを検出する。図2では、モータ9として、U相コイル、V相コイル及びW相コイルを有する三相モータを用いた一例を示している。電流値iUはU相コイルに流れる電流であり、電流値iVはV相コイルに流れる電流の電流値であり、電流値iWはW相コイルに流れる電流の電流値である。検出されたモータ9の電流値iU、iV、iWは、MCU22に出力される。さらにバッテリ用電圧センサ19は、バッテリ12の電圧を検出する。検出されたバッテリ12の電圧は、MCU22に出力される。
In the
チャージポンプ回路20は、バッテリ12の電圧を昇圧する。昇圧された電圧は、FETドライバ24に印加される。チャージポンプ用電圧センサ21は、チャージポンプ回路20によって昇圧された電圧を検出する。検出された電圧は、MCU22に出力される。
MCU22は、メモリ26を有している。メモリ26は、MCU22が実行可能な各種プログラムを記憶している。また、メモリ26は、各種プログラムの実行時に各種データを逐次記憶する。プログラムの実行時に逐次記憶されるデータとしては、例えば、後述するゲインG、ゲイン目標値G*、時間積分値A、時間積分値B、比率R等が挙げられる。
メモリ26としては、例えば、RAM(Random Access Memory)を用いることができる。The
The
As the
また、MCU22は、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられると、メモリ26が記憶している各種プログラムからアシスト力制御プログラムを読み出して実行する。そして、アシスト力制御プログラムにより、図3に示すように、電流指令値演算部27、電流指令値補正部28、三相変換部37及びPWM(Pulse Width Modulation)駆動部23をソフトウェアによって実現する。
電流指令値演算部27は、トルク検出回路15から出力される操舵トルクT、及び車速検出回路17から出力される車速Vに基づき、アシストマップを用いて、モータ9が出力するアシスト力の制御のための電流指令値を算出する。アシストマップとしては、例えば、操舵トルクT及び車速Vが入力されると、それらの入力に応じて、電流指令値を出力するマップを用いる。算出された電流指令値は、電流指令値補正部28に出力される。Further, when the ignition switch is switched from the off state to the on state, the
The current command
電流指令値補正部28は、電流指令値演算部27から出力される電流指令値に、後述するゲイン設定部33で設定されるゲインGを乗算して、補正後の電流指令値を得る。ゲインGは、バッテリ12の電圧が予め定められた通常電圧の範囲外にある場合には、「1.0」未満の数値に設定され、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外から範囲内に入った場合には、「1.0」未満の数値から「1.0」まで連続的に変更されて、「1.0」に維持される。通常電圧としては、例えばモータ9でアシスト力を適切に出力可能なバッテリ12の正常電圧を採用できる。これにより、バッテリ12の電圧が、モータ9でアシスト力を適切に出力可能な正常電圧である場合には、ゲインGが「1.0」に維持されて、電流指令値演算部27から出力される電流指令値がそのまま補正後の電流指令値となる。
一方、バッテリ12の電圧が、モータ9でアシスト力を適切に出力できない異常電圧である場合には、電流指令値演算部27から出力される電流指令値を低減させたものが、補正後の電流指令値となる。算出された補正後の電流指令値は、三相変換部37に出力される。The current command
On the other hand, when the voltage of the
三相変換部37は、電流指令値補正部28から出力される補正後の電流指令値を、モータ9のU相コイルの電流指令値、V相コイルの電流指令値、及びW相コイルの電流指令値に変換させる。変換後の電流指令値それぞれは、PWM駆動部23に出力される。
PWM駆動部23は、三相変換部37から出力される変換後の電流指令値に基づき、変換後の電流指令値の大きさに応じたアシスト力をモータ9に出力させるためのPWM信号を算出する。すなわち、変換後の電流指令値が大きいほど、大きいアシスト力をモータ9に出力させるPWM信号を算出する。PWM信号の算出方法としては、例えば、変換後の電流指令値iU*、iV*、iW*と、モータ用電流センサ18で検出されたモータ9の電流値iU、iV、iWとの差(iU*−iU)、(iV *−iV)、(iW *−iW)を基にPI制御値を演算し、演算したPI制御値を基にPWM演算を行って、モータ9のU相コイルに対応するPWM信号、V相コイルに対応するPWM信号、及びW相コイルに対応するPWM信号を算出する方法を採用できる。算出されたPWM信号は、FETドライバ24に出力される。The three-
The
FETドライバ24は、チャージポンプ回路20から印加された電圧による電力を用い、PWM駆動部23が出力するPWM信号に従ってモータ駆動FET25を駆動する。
モータ駆動FET25は、FETドライバ24で駆動されると、バッテリ12から供給される電力を用いて、モータ9に駆動電流を供給する。電流指令値演算部27、電流指令値補正部28、三相変換部37、PWM駆動部23、FETドライバ24及びモータ駆動FET25が、ゲイン設定部33から出力されるゲインG、及びトルク検出回路15から出力される操舵トルクTに基づきモータ9が出力するアシスト力を制御する制御部29を構成する。The
When the
このように構成することにより、電動パワーステアリング制御装置1では、ステアリングホイール2による操舵トルクTをトルクセンサ5で検出する。そして、この操舵トルクT等に応じた電流指令値をECU13のMCU22で演算し、さらに、この電流指令値に基づきPWM信号をPWM駆動部23から出力し、このPWM信号に基づきFETドライバ24でモータ駆動FET25を駆動する。これにより、電動パワーステアリング制御装置1は、モータ駆動FET25からモータ9に駆動電流を供給し、モータ9でアシスト力を発生し、運転者のステアリングホイール2による操舵を補助可能となっている。
また、MCU22は、アシスト力制御プログラムと同時に、メモリ26からゲイン設定プログラムを読み出して実行する。そして、ゲイン設定プログラムにより、初期化部30、電圧取得部31、目標値設定部32及びゲイン設定部33を実現する。初期化部30、電圧取得部31、目標値設定部32及びゲイン設定部33はゲイン設定処理を実行する。With this configuration, the electric power
Further, the
(ゲイン設定処理)
次に、初期化部30、電圧取得部31、目標値設定部32及びゲイン設定部33が実行するゲイン設定処理について説明する。
図4に示すように、まずステップS101では、初期化部30が、初期化処理を実行する。すなわち、メモリ26の所定領域に所定の初期値を設定する処理を行う。これにより、メモリ26の所定領域に記憶されているゲインG及びゲイン目標値G*のそれぞれが「1.0」に設定される。また、時間積分値A、Bのそれぞれが「0」に設定される。
続いてステップS102に移行して、電圧取得部31が、バッテリ用電圧センサ19から出力されるバッテリ12の電圧を取得する。バッテリ12の電圧は、数百μs〜数ms毎に取得されるようにする。なお、バッテリ12の電圧としては、例えば、単数又は複数個(3個以上)の電圧データによる移動平均値等を用いるようにしてもよい。(Gain setting process)
Next, the gain setting process executed by the
As shown in FIG. 4, first, in step S101, the
Subsequently, the process proceeds to step S102, and the
続いてステップS103に移行して、目標値設定部32が、ステップS102で取得したバッテリ12の電圧が、通常電圧、第1低電圧領域、第2低電圧領域、第1高電圧領域及び第2高電圧領域の何れの領域内にあるかを判定する。また、各領域の大小関係は、第2高電圧領域>第1高電圧領域>通常電圧>第1低電圧領域>第2低電圧領域となっている。そして、目標値設定部32が、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲内にあると判定した場合には、ステップS104に移行する。一方、第1低電圧領域又は第1高電圧領域内にあると判定した場合には、ステップS114に移行する。また一方、第2低電圧領域又は第2高電圧領域内にあると判定した場合には、ステップS118に移行する。
Subsequently, in step S103, the target
ステップS104では、ゲイン設定部33が、ステップS102で取得したバッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外から範囲内に復帰したか否かを判定する。復帰の有無を判定する方法としては、例えば、直前のステップS103よりも1回前に実行されたステップS103において、バッテリ12の電圧が第1低電圧領域又は第1高電圧領域内にあったと判定された場合に、ステップS102で取得したバッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外から範囲内に復帰したと判定する方法を用いることができる。そして、ゲイン設定部33が、復帰したと判定した場合には(Yes)、ステップS105に移行する。一方、復帰していないと判定した場合には(No)、ステップS110に移行する。
In step S104, the
ステップS105では、メモリ26の所定領域に記憶されている時間積分値Bを、時間積分値Aで除算して比率Rを算出する。
ステップS106では、ゲイン設定部33が、ステップS105で得られた比率Rが予め定められた所定閾値Rth(例えば、「0.5」)よりも大きいか否かを判定する。そして、比率Rが所定閾値Rth「0.5」よりも大きいと判定した場合には(Yes)、ステップS107に移行する。一方、比率Rが所定閾値Rth「0.5」以下であると判定した場合には(No)、ステップS108に移行する。In step S105, the time integral value B stored in the predetermined area of the
In step S106, the
ステップS107では、ゲイン設定部33が、ステップS112又はS113で用いる変動速度dG/dtを比較的速い第1復帰速度dG1/dtに設定した後、ステップS109に移行する。
ステップS108では、ゲイン設定部33が、ステップS112又はS113で用いる変動速度dG/dtを比較的遅い第2復帰速度dG2/dtに設定した後、ステップS109に移行する。第2復帰速度dG2/dtとしては、第1復帰速度dG1/dtよりも遅い速度が用いられる。In step S107, the
In step S108, the
ステップS109では、ゲイン設定部33が、メモリ26の所定領域に記憶されている時間積分値A、Bのそれぞれをクリアして「0」に設定する。
続いてステップS110に移行して、目標値設定部32が、ゲイン目標値G*を予め定めた通常値(例えば、「1.0」)に設定する。なお通常値としては、所定閾値Rth「0.5」よりも大きい数値であればよく、「1.0」以外の数値を用いるようにしてもよい。
続いてステップS111に移行して、ゲイン設定部33が、第1復帰速度dG1/dtや第2復帰速度dG2/dtを操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速V等の少なくとも何れかを考慮して設定する復帰時特性制御を行うか否かを判定する。そして、復帰時特性制御を行わないと判定した場合には(No)、ステップS112に移行する。一方、復帰時特性制御を行うと判定した場合には(Yes)ステップS113に移行する。In step S109, the
Subsequently, the process proceeds to step S110, and the target
Subsequently, in step S111, the
ステップS112では、ゲイン設定部33が、ステップS107又はS108で設定した変動速度dG/dt及びステップS110で設定したゲイン目標値G*「1.0」に基づきゲインGを設定する。具体的には、ゲイン設定部33が、ゲイン目標値G*「1.0」にゲインGが近づくように、メモリ26が記憶しているゲインGにステップS107又はS108で設定した変動速度dG/dtに更新時間toを乗算した乗算結果を加算し、加算結果をメモリ26が記憶しているゲインGに上書きする。更新時間toとしては、メモリ26が記憶しているゲインGの上書きが前回行われてから現在までの経過時間を用いる。In step S112, the
また同時に、制御部29が、メモリ26に記憶させたゲインG及びトルクセンサ5から出力される操舵トルクTに基づき、モータ9が出力するアシスト力を制御する。具体的には、電流指令値補正部28が、メモリ26に記憶させたゲインGに、電流指令値演算部27で算出された電流指令値を乗算して、補正後の電流指令値を得る。
続いて、三相変換部37が、補正後の電流指令値を、モータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルの電流指令値に変換する。続いて、PWM駆動部23が、変換後の電流指令値を基にモータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルのPWM信号を出力し、FETドライバ24が、出力されたPWM信号に従ってモータ駆動FET25を駆動し、モータ駆動FET25が、モータ9に駆動電流を供給する。そして、ステップS102に戻り、ステップS102→S103→S104→S110→S111→S112の変化を繰り返し、ゲインGの設定・モータ9への駆動電流の供給を繰り返すことで、ゲインGがゲイン目標値G*まで直ちに又は徐々に増加され、モータ9によるアシスト力が直ちに又は徐々に増加される。At the same time, the
Subsequently, the three-
一方、ステップS113では、ゲイン設定部33が、ステップS107又はS108で設定した変動速度dG/dt、及びステップS110で設定したゲイン目標値G*「1.0」に基づきゲインGを設定する。具体的には、図5、図6に示すように、ゲインGが1次直線G=a・t+bで増加するような合算用速度dGa /dtを演算する。ここで、a、bは固定値である。図6では、T1がゲインGの復帰開始時(電圧が通常電圧の範囲内に戻ったとき)、T2が復帰完了時、a1が復帰開始時のゲインG、a2が復帰完了時のゲインG(=1.0)である。上記G=a・t+bに当てはめると、a=(a2−a1)/( T2−T1)、b=a1となる。
続いて、ゲイン設定部33が、ゲイン目標値G*「1.0」にゲインGが近づくように、メモリ26が記憶しているゲインGに、演算した合算用速度dGa/dtと、ステップS107又はS108で設定した変動速度dG/dtとの合算値に更新時間toを乗算した乗算結果を加算し、加算結果をメモリ26が記憶しているゲインGに上書きする。On the other hand, in step S113, the
Subsequently, the
なお、合算用速度dGa /dtとして、ゲインGを直線的に増加させるものを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、まず、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも何れかが所定閾値よりも大きいかを判定する。例えば、(1)操舵トルクTの絶対値が第1閾値よりも大きい、(2)操舵角δの絶対値が第2閾値よりも大きい、(3)操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3閾値よりも大きい、(4)車速Vが第4閾値よりも大きい、という4つの条件の何れか1つ以上が満たされているかを判定し、満たされていると判定した場合に、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも何れかが所定閾値よりも大きいと判定する。そして、所定閾値よりも大きいと判定した場合には、合算用速度dGa /dtとして、ゲインGを下方向に凸の2次曲線G=a・t2+bで緩いカーブで増加させるものを用いてもよい。 Although an example of using a speed dG a / dt for adding up that linearly increases the gain G is shown, other configurations can also be adopted. For example, first, it is determined whether at least one of the steering torque T, the steering angle δ, the steering angular velocity dδ / dt, and the vehicle speed V is larger than the predetermined threshold value. For example, (1) the absolute value of the steering torque T is larger than the first threshold value, (2) the absolute value of the steering angle δ is larger than the second threshold value, and (3) the absolute value of the steering angular velocity dδ / dt is the third. It is determined whether any one or more of the four conditions of being larger than the threshold value and (4) the vehicle speed V is larger than the fourth threshold value is satisfied, and when it is determined that the conditions are satisfied, the steering torque T is satisfied. , Steering angle δ, steering angular velocity dδ / dt, and vehicle speed V are determined to be larger than a predetermined threshold value. Then, when it is determined that the value is larger than the predetermined threshold value, the total velocity dG a / dt that increases the gain G with a downwardly convex quadratic curve G = a · t 2 + b with a gentle curve is used. You may.
一方、所定閾値よりも小さいと判定した場合には、合算用速度dGa /dtとして、ゲインGを上方向に凸の曲線G=a・t1/2+bで早めに立ち上がるカーブで増加させるものを用いてもよい。なお、上記した2次曲線の関数の「t2」や「t1/2」が含む「2」を変数として、図5に示した「t3」や「t1/3」等のように、より高次の関数を用いてもよい。On the other hand, when it is determined that the value is smaller than the predetermined threshold value, the gain G is increased by the upwardly convex curve G = a · t 1/2 + b and the curve rising early as the summing velocity dG a / dt. May be used. It should be noted that the variable "2" included in the above-mentioned quadratic curve functions "t 2 " and "t 1/2 " is used as a variable, as in "t 3 " and "t 1/3 " shown in FIG. , Higher-order functions may be used.
また同時に、制御部29が、メモリ26に記憶させたゲインG及びトルクセンサ5から出力される操舵トルクTに基づき、モータ9が出力するアシスト力を制御する。具体的には、電流指令値補正部28が、メモリ26に記憶させたゲインGに、電流指令値演算部27で算出された電流指令値を乗算して、補正後の電流指令値を得る。
続いて、三相変換部37が、補正後の電流指令値を、モータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルの電流指令値に変換する。続いて、PWM駆動部23が、変換後の電流指令値を基にモータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルのPWM信号を出力し、FETドライバ24が、出力されたPWM信号に従ってモータ駆動FET25を駆動し、モータ駆動FET25が、モータ9に駆動電流を供給する。そして、ステップS102に戻り、ステップS102→S103→S104→S110→S111→S113の変化を繰り返し、ゲインGの設定・モータ9への駆動電流の供給を繰り返すことで、ゲインGがゲイン目標値G*まで直ちに又は徐々に増加され、モータ9によるアシスト力が直ちに又は徐々に増加される。At the same time, the
Subsequently, the three-
一方、ステップS114では、目標値設定部32は、ゲイン目標値G*を設定値(例えば、「0.5」)とする。設定値としては、通常値「1.0」と「0」との間の数値であればよく、「0.5」以外の数値を用いるようにしてもよい。
続いてステップS115に移行して、ゲイン設定部33が、ステップS114で設定したゲイン目標値G*に基づきゲインGを設定する。具体的には、ゲイン目標値G*にゲインGが近づくように、メモリ26が記憶しているゲインGに、所定速度dGo1/dtに更新時間toを乗算した乗算結果を加算又は減算し、算出結果をメモリ26が記憶しているゲインGに上書きする。更新時間toとしては、メモリ26が記憶しているゲインGの上書きが前回行われてから現在までの経過時間を用いる。On the other hand, in step S114, the target
Subsequently, the process proceeds to step S115, and the
これにより、制御部29が、メモリ26に記憶させたゲインG、及びトルクセンサ5から出力される操舵トルクTに基づき、モータ9が出力するアシスト力を制御する。具体的には、電流指令値補正部28が、メモリ26が記憶しているゲインGに、電流指令値演算部27で算出された電流指令値を乗算して、補正後の電流指令値を得る。
続いて、三相変換部37が、補正後の電流指令値を、モータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルの電流指令値に変換する。続いて、PWM駆動部23が、変換後の電流指令値を基にモータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルのPWM信号を出力し、FETドライバ24が、出力されたPWM信号に従ってモータ駆動FET25を駆動し、モータ駆動FET25が、モータ9に駆動電流を供給する。このようなステップS114におけるゲイン目標値G*の設定、ステップS115におけるゲインGの設定・モータ9への駆動電流の供給を何度も繰り返し、ゲインGをゲイン目標値G*まで少しずつ低下又は増加させ、モータ9によるアシスト力を少しずつ低下又は増加させる。As a result, the
Subsequently, the three-
続いてステップS116に移行して、ゲイン設定部33が、メモリ26が記憶しているゲインGの時間積分値Bに、ステップS115で設定したゲインGに更新時間toを乗算した乗算結果を加算する。これにより、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外になったときから通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間(以下、「異常期間」とも呼ぶ)におけるゲインGの時間積分値Bを算出する。
続いてステップS117に移行して、ゲイン設定部33が、メモリ26が記憶しているゲインの時間積分値Aに、通常値「1.0」に更新時間toを乗算した乗算結果を加算した後、ステップ102に戻る。これにより、異常期間におけるゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aを算出する。Subsequently, in step S116, the
Subsequently, in step S117, the
一方、ステップS118では、目標値設定部32は、ゲイン目標値G*を「0」に設定する。
続いてステップS119に移行して、ゲイン設定部33が、ステップS118で設定したゲイン目標値G*に基づきゲインGを設定する。具体的には、ステップS115と同様に、ゲイン目標値G*にゲインGが近づくように、メモリ26が記憶しているゲインGに、所定速度dGo2/dtに更新時間toを乗算した乗算結果を加算又は減算し、算出結果をメモリ26が記憶しているゲインGに上書きする。更新時間toとしては、メモリ26が記憶しているゲインGの上書きが前回行われてから現在までの経過時間を用いる。On the other hand, in step S118, the target
Subsequently, the process proceeds to step S119, and the
これにより、制御部29が、メモリ26に記憶させたゲインG、及びトルクセンサ5から出力される操舵トルクTに基づき、モータ9が出力するアシスト力を制御する。具体的には、電流指令値補正部28が、電流指令値演算部27で算出された電流指令値に、メモリ26が記憶しているゲインGを乗算して、補正後の電流指令値を得る。
続いて、三相変換部37が、補正後の電流指令値を、モータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルの電流指令値に変換する。続いて、PWM駆動部23が、変換後の電流指令値を基にモータ9のU相コイル、V相コイル及びW相コイルの電流指令値に基にPWM信号を出力し、FETドライバ24が、出力されたPWM信号に従ってモータ駆動FET25を駆動し、モータ駆動FET25が、モータ9に駆動電流を供給する。このようなステップS118におけるゲイン目標値G*の設定、ステップS119におけるゲインGの設定・モータ9への駆動電流の供給を何度も繰り返し、ゲインGをゲイン目標値G*まで少しずつ低下又は増加させ、モータ9によるアシスト力を少しずつ低下又は増加させる。As a result, the
Subsequently, the three-
続いてステップS120に移行して、ゲイン設定部33が、メモリ26が記憶しているゲインGの時間積分値Bに、ステップS119で設定したゲインGに更新時間toを乗算した乗算結果を加算する。これにより、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外になったときから通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間(異常期間)におけるゲインの時間積分値Bを算出する。
続いてステップS121に移行して、ゲイン設定部33が、メモリ26が記憶しているゲインの時間積分値Aに、通常値「1.0」に更新時間toを乗算した乗算結果を加算した後、ステップ102に戻る。これにより、異常期間におけるゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aを算出する。Subsequently, in step S120, the
Subsequently, in step S121, the
なお、本実施形態のゲイン設定処理では、バッテリ12の電圧が第1低電圧領域内又は第1高電圧領域内にある場合にゲイン目標値G*を「0.5」とし、第2低電圧領域内又は第2高電圧領域内にある場合にゲイン目標値G*を「0」とする例を示したが、「0.5」「0」はあくまでも例示であって限定されるものではなく、他の数値であってもよい。In the gain setting process of the present embodiment, when the voltage of the
(動作その他)
次に、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置1の動作について、図面を参照して説明する。
まず、図7に示すように、エンジンに接続されたスターター・モータが起動され、スターター・モータに瞬間的に大きな電流が流れることで、図8(a)の時刻t0に示すように、バッテリ12の電圧の降下が開始されたとする。そして、図8(a)の時刻t1に示すように、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲内から第1低電圧領域に変化したとする。すると、ECU13が、図8(b)の時刻t1に示すように、ゲイン目標値G*を通常値(例えば、「1.0」)と「0」との間の設定値(例えば、「0.5」)に維持し、図8(c)の時刻t1に示すように、設定値「0.5」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを低減させる。これにより、モータ9によって出力されるアシスト力が、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲内にあるときに出力されるアシスト力(以下、「通常時アシスト力」とも呼ぶ)の50%まで緩やかに低減するように、モータ9が制御される。(Operation and others)
Next, the operation of the electric power
First, as shown in FIG. 7, the starter motor connected to the engine is started, and a large current momentarily flows through the starter motor, so that the battery is shown at time t 0 in FIG. 8 (a). It is assumed that the voltage drop of 12 is started. Then, as shown at time t 1 in FIG. 8 (a), the voltage of the
続いて、図8(a)の時刻t2に示すように、バッテリ12の電圧の降下が停止し、バッテリ12の電圧値が一定となった後、図8(a)の時刻t3に示すように、バッテリ12の電圧の復帰(上昇)が開始され、図8(a)の時刻t4に示すように、バッテリ12の電圧が第1低電圧領域から通常電圧の範囲内に復帰したとする。すると、ECU13が、図8(b)の時刻t4に示すように、ゲイン目標値G*の設定値「0.5」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を通常値「1.0」に維持し、図8(c)の時刻t4に示すように、通常値「1.0」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを増大させる。 Subsequently, as shown at time t 2 in FIG. 8 (a), after the voltage drop of the
その際、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外になったときから通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間(以下、「異常期間C」とも呼ぶ)におけるゲインGの時間積分値Bを、異常期間CにおけるゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aで除算して得られる比率Rが所定閾値Rth「0.5」よりも大きかったとする(例えばR=0.8)。すると、ゲインGの変動速度dG/dtとして、比較的速い第1復帰速度dG1/dtが採用される。これにより、図8(c)の時刻t4〜時刻t5に示すように、ゲインGがゲイン目標値G*「1.0」まで直ちに増大し、モータ9によって出力されるアシスト力が通常時アシスト力まで直ちに増大するように、モータ9が制御される。At that time, the time integrated value B of the gain G in the period from when the voltage of the
一方、図8(a)の時刻t0、時刻t1と同様に、図9(a)の時刻t6に示すように、バッテリ12の電圧の降下が開始され、図9(a)の時刻t7に示すように、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲内から第1低電圧領域に変化したとする。すると、ECU13が、図9(b)の時刻t7に示すように、ゲイン目標値G*を設定値「0.5」に維持し、図9(c)の時刻t7に示すように、設定値「0.5」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを低減させる。続いて、図9(a)の時刻t8に示すように、バッテリ12の電圧が第1低電圧領域から第2低電圧領域に変化すると、ECU13が、図9(b)の時刻t8に示すように、ゲイン目標値G*の設定値「0.5」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を「0」に維持し、図9(c)の時刻t8に示すように、「0」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを低減させる。これにより、図9(c)の時刻t8に示すように、アシスト力が「0」まで低減するようにモータ9が制御される。 On the other hand, similarly to the time t 0 and the time t 1 in FIG. 8 (a), as shown in the time t 6 in FIG. 9 (a), the voltage drop of the
続いて、図9(a)の時刻t9に示すように、バッテリ12の電圧の復帰が開始され、図9(a)の時刻t10に示すように、バッテリ12の電圧が第2低電圧領域から第1低電圧領域に変化すると、ECU13が、図9(b)の時刻t10に示すように、ゲイン目標値G*の「0」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を設定値「0.5」に維持し、図9(c)の時刻t10に示すように、設定値「0.5」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを増大させる。続いて、図9(a)の時刻t11に示すように、バッテリ12の電圧が第1低電圧領域から通常電圧の範囲内に復帰したとする。するとECU13が、図9(b)の時刻t11に示すように、ゲイン目標値G*の設定値「0.5」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を通常値「1.0」に維持し、図9(c)の時刻t11に示すように、通常値「1.0」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを増大させる。Subsequently, as shown at time t 9 in FIG. 9 (a), the voltage recovery of the
その際、異常期間CにおけるゲインGの時間積分値Bを、異常期間CにおけるゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aで除算して得られる比率Rが所定閾値Rth「0.5」よりも小さかったとする(例えば、R=0.4)。すると、ゲインGの変動速度dG/dtとして、比較的遅い第2復帰速度dG2/dt(<第1復帰速度dG1/dt)が採用される。これにより、図9(c)の時刻t11〜時刻t12に示すように、ゲインGがゲイン目標値G*「1.0」まで徐々に増大し、モータ9によって出力されるアシスト力が通常時アシスト力まで徐々に増大するようにモータ9が制御される。At that time, the ratio R obtained by dividing the time integral value B of the gain G in the abnormal period C by the time integral value A of the gain G when the gain G in the abnormal period C is the normal value “1.0” is obtained. It is assumed that it is smaller than the predetermined threshold Rth "0.5" (for example, R = 0.4). Then, a relatively slow second return speed dG 2 / dt (<first return speed dG 1 / dt) is adopted as the fluctuation speed dG / dt of the gain G. As a result, as shown in time t 11 to time t 12 in FIG. 9 (c), the gain G gradually increases to the gain target value G * "1.0", and the assist force output by the
ここで、例えば、図10(a)、図10(b)及び図10(c)に示すように、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外になったときから通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間(異常期間C)が短かく、比率Rが所定閾値Rth「0.5」よりも大きかったとする(例えば、R=0.8)。すると、ゲインGの変動速度dG/dtとして、比較的速い第1復帰速度dG1/dtが採用される。これにより、図10(c)の時刻t11〜時刻t12に示すように、ゲインGがゲイン目標値G*「1.0」まで直ちに増大し、モータ9によって出力されるアシスト力が通常時アシスト力まで直ちに増大するようにモータ9が制御される。Here, for example, as shown in FIGS. 10 (a), 10 (b), and 10 (c), the voltage of the
このように、図8、図9によれば、異常期間Cが長い場合に比率Rが所定閾値Rthよりも大きくなっており、異常期間Cが短い場合に比率Rが所定閾値Rthよりも小さくなっているため、一見すると、異常期間Cの長短のみによって比率Rと所定閾値Rthとの大小関係が決まっているようにも思われる。しかし、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置1は、図10に示すように、異常期間Cが短い場合(4ms)にも、比率Rが所定閾値Rthよりも大きくなっているため、異常期間Cの長短のみによって比率Rと所定閾値Rthとの大小関係が決まるものとは、明らかに構成が異なっている。
As described above, according to FIGS. 8 and 9, the ratio R is larger than the predetermined threshold value Rth when the abnormal period C is long, and the ratio R is smaller than the predetermined threshold value Rth when the abnormal period C is short. Therefore, at first glance, it seems that the magnitude relationship between the ratio R and the predetermined threshold value Rth is determined only by the length of the abnormal period C. However, in the electric power
また一方、操舵輪14L又は14Rのタイヤが縁石に乗り上げて操舵反力を受け、モータ9に回生電流を生じることで、図11(a)の時刻t13に示すように、バッテリ12の電圧の上昇が開始されたとする。そして、図11(a)の時刻t14に示すように、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲内から第1高電圧領域に変化すると、ECU13が、図11(b)の時刻t14に示すように、ゲイン目標値G*を設定値「0.5」に維持し、図11(c)の時刻t14に示すように、設定値「0.5」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを低減させる。これにより、モータ9によって出力されるアシスト力が通常時アシスト力の50%まで緩やかに低減するように、モータ9が制御される。On the other hand, the tire of the
続いて、図11(a)の時刻t15に示すように、バッテリ12の電圧の上昇が停止し、バッテリ12の電圧値が一定となった後、図11(a)の時刻t16に示すように、バッテリ12の電圧の復帰(下降)が開始され、図11(a)の時刻t17に示すように、バッテリ12の電圧が第1高電圧領域から通常電圧の範囲内に復帰したとする。すると、ECU13が、図11(b)の時刻t17に示すように、ゲイン目標値G*の設定値「0.5」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を通常値「1.0」に維持し、図11(c)の時刻t17に示すように、通常値「1.0」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを増大させる。その際、異常期間CにおけるゲインGの時間積分値Bを、異常期間CにおけるゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aで除算して得られる比率Rが所定閾値Rth「0.5」よりも大きかったとする(例えば、R=0.8)。すると、ゲインGの変動速度dG/dtとして、比較的速い第1復帰速度dG1/dtが採用される。これにより、図11(c)の時刻t17〜時刻t18に示すように、ゲインGがゲイン目標値G*「1.0」まで直ちに増大し、モータ9によって出力されるアシスト力が通常時アシスト力まで直ちに増大するように、モータ9が制御される。Subsequently, as shown at time t 15 shown in FIG. 11 (a), the increase in the voltage of the
また一方、図11(a)の時刻t13、時刻t14と同様に、図12(a)の時刻t19に示すように、バッテリ12の電圧の上昇が開始され、図12(a)の時刻t20に示すように、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲内から第1高電圧領域に変化したとする。すると、ECU13が、図12(b)の時刻t20に示すように、ゲイン目標値G*を設定値「0.5」に維持し、図12(c)の時刻t20に示すように、設定値「0.5」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを低減させる。
続いて、図12(a)の時刻t21に示すように、バッテリ12の電圧が第1高電圧領域から第2高電圧領域に変化すると、ECU13が、図12(b)の時刻t21に示すように、ゲイン目標値G*の設定値「0.5」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を「0」に維持し、図12(c)の時刻t21に示すように、「0」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを低減させる。これにより、図12(c)の時刻t21に示すように、モータ9によって出力されるアシスト力が「0」まで低減するように、モータ9が制御される。On the other hand, similarly to the time t 13, the time t 14 of FIG. 11 (a), as shown at time t 19 in FIG. 12 (a), the increase in the voltage of the
Subsequently, as shown at time t 21 in FIG. 12 (a), when the voltage of the
続いて、図12(a)の時刻t22に示すように、バッテリ12の電圧の復帰が開始され、図12(a)の時刻t23に示すように、バッテリ12の電圧が第2高電圧領域から第1高電圧領域に変化すると、ECU13が、図12(b)の時刻t23に示すように、ゲイン目標値G*の「0」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を設定値「0.5」に維持し、図12(c)の時刻t23に示すように、設定値「0.5」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを増大させる。続いて、図12(a)の時刻t24に示すように、バッテリ12の電圧が第1高電圧領域から通常電圧の範囲内に復帰したとする。するとECU13が、図12(b)の時刻t24に示すように、ゲイン目標値G*の設定値「0.5」への維持をやめ、ゲイン目標値G*を通常値「1.0」に維持し、図12(c)の時刻t24に示すように、通常値「1.0」に維持されたゲイン目標値G*に近づくようにゲインGを増大させる。その際、異常期間CにおけるゲインGの時間積分値Bを、異常期間CにおけるゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aで除算して得られる比率Rが所定閾値Rth「0.5」よりも小さかったとする(例えばR=0.4)。すると、ゲインGの変動速度dG/dtとして、比較的遅い第2復帰速度dG2/dt(<第1復帰速度dG1/dt)が採用される。これにより、図12(c)の時刻t24〜時刻t25に示すように、ゲインGがゲイン目標値G*「1.0」まで徐々に増大し、モータ9によって出力されるアシスト力が通常時アシスト力まで徐々に増大するようにモータ9が制御される。Subsequently, as shown at time t 22 in FIG. 12 (a), the voltage recovery of the
以上説明したように、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置1は、バッテリ12から電力を供給され、ステアリングホイール2による操舵を補助するためのアシスト力を出力するモータ9と、バッテリ12の電圧を検出するバッテリ用電圧センサ19と、バッテリ用電圧センサ19で検出した電圧に基づきモータ9が出力するアシスト力の制御に用いられるゲインGの目標値であるゲイン目標値G*を設定する目標値設定部32と、目標値設定部32で設定したゲイン目標値G*に基づきゲインGを設定するゲイン設定部33と、ステアリングホイール2による操舵トルクTを検出するトルクセンサ5と、ゲイン設定部33で設定したゲインG及びトルクセンサ5で検出した操舵トルクTに基づきモータ9が出力するアシスト力を制御する制御部29とを備えるようにした。As described above, the electric power
そして、目標値設定部32は、バッテリ用電圧センサ19で検出した電圧が予め定めた通常電圧の範囲内にある場合には、ゲイン目標値G*を予め定めた通常値「1.0」に設定し、バッテリ用電圧センサ19で検出した電圧が通常電圧の範囲外にある場合には、ゲイン目標値G*を通常値「1.0」未満の値に設定するようにした。また、ゲイン設定部33は、バッテリ用電圧センサ19で検出した電圧が通常電圧の範囲外から範囲内に復帰すると、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外になったときから通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間(異常期間C)におけるゲインGの時間積分値Bを異常期間CにおけるゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aで除算して得られる比率Rが予め定めた所定閾値Rth「0.5」よりも大きいか否かを判定し、所定閾値Rth「0.5」よりも大きいと判定した場合には、ゲイン目標値G*まで直ちに増加するようにゲインGの設定を行うようにした。一方所定閾値Rth「0.5」以下であると判定した場合には、ゲイン目標値G*まで徐々に増加するようにゲインGの設定を行うようにした。Then, when the voltage detected by the
それゆえ、例えば、図8(c)、図10(c)及び図11(c)に示すように、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外へ出てから通常電圧の範囲内へ復帰するまでのゲインGの時間積分値Bが、ゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aと比較し大きい場合には、ゲインGがゲイン目標値G*まで直ちに増加されるため、ステアリングホイール2を重く感じる時間を短縮することができる。また、図9(c)及び図12(c)に示すように、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲内へ復帰したときのゲインGの時間積分値Bが、ゲインGが通常値「1.0」である場合のゲインGの時間積分値Aと比較し小さい場合には、ゲインGがゲイン目標値G*まで徐々に増加されるため、ステアリングホイール2が急に軽くなることを防止できる。そのため、操舵感覚を向上可能な電動パワーステアリング制御装置1を提供することができる。Therefore, for example, as shown in FIGS. 8 (c), 10 (c), and 11 (c), from when the voltage of the
また、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置1は、バッテリ12の電圧を基にゲイン目標値G*を設定し、ゲイン目標値G*を基にゲインGを設定し、ゲインGを基にアシスト力を制御する構成としたため、運転者の操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。特に、操舵中にバッテリ電圧変動があった場合等に効果的である。 ちなみに、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外にあるときに、ゲイン目標値G*を「1.0」未満の値に設定しない場合には、バッテリ12を劣化させる可能性や他の機器の故障を誘発する可能性、モータ駆動FET25が熱損傷する可能性がある。また、比率Rが所定閾値Rth以下であるときにも、ゲイン目標値G*まで直ちに増加するようにゲインGを設定する場合には、トルクが抜けたような操舵違和感を感じさせる可能性がある。Further, the electric power
これに対し、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置1は、バッテリ12の電圧が通常電圧の範囲外にあるときに、ゲイン目標値G*を「1.0」未満の値に設定するため、バッテリ12の劣化を防止でき、他の機器の故障の誘発を防止でき、モータ駆動FET25の熱損傷を防止できる。また、比率Rが所定閾値Rth「0.5」以下であるときには、ゲイン目標値G*まで徐々に増加するようにゲインGを設定するため、運転者に対してトルクが抜けたような操舵違和感を感じさせることを防止できる。On the other hand, the electric power
(変形例)
(1)本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング制御装置1では、ゲイン設定部33が、ゲイン目標値G*までゲインGを増加させるときのゲインGの増加速度(第1復帰速度dG1/dt及び第2復帰速度dG2/dtの少なくとも一方。以下、「復帰速度」とも呼ぶ)を一定値とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、復帰速度を比率Rの値に応じて設定する構成としてもよい。具体的には、復帰速度を、比率Rが大きいほど大きな値に設定し、比率Rが小さいほど小さな値に設定する構成としてもよい。(Modification example)
(1) In the electric power
(2)また、例えば、ゲイン設定部33が、復帰速度を、比率R、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも1つ、或いはこれらのうちの2つ以上の組み合わせに基づき設定する構成としてもよい。具体的には、例えば、図13に示すように、MCU22が、操舵角速度算出部34をソフトウェアで実現し、ゲイン設定部33が、復帰速度設定部35と、復帰速度補正部36と、を備える構成としてもよい。
操舵角速度算出部34は、操舵角検出回路16からの操舵角δに基づき、操舵角速度dδ/dtを算出する。算出された操舵角速度dδ/dtは、ゲイン設定部33に出力される。(2) Further, for example, the
The steering angular
復帰速度設定部35は、復帰速度を、比率Rが大きいほど大きな値に設定し、比率Rが小さいほど小さな値に設定する。また、復帰速度補正部36は、復帰速度設定部35で設定した復帰速度を、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも1つ、或いはこれらのうちの2つ以上の組み合わせに基づき補正する。例えば、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも何れかが所定閾値よりも小さく、操舵フィーリングに違和感を感じ難い場合には、復帰速度設定部35で設定された復帰速度を大きくする。一方、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも何れかが所定閾値以上であり、運転者が操舵フィーリングに違和感を感じ易い場合には、復帰速度設定部35で設定された復帰速度を小さくする。これにより、復帰速度補正部36をレートリミッタとして適切に動作させることができ、操舵フィーリングの悪化を最小にしつつ、ゲインGを早く通常の状態に復帰させることができる。
The return speed setting unit 35 sets the return speed to a larger value as the ratio R is larger, and to a smaller value as the ratio R is smaller. Further, the return
(3)また、操舵トルクTや操舵角δ、操舵角速度dδ/dt、車速V等を基に復帰速度を設定する他の方法としては、補正を用いない方法であってもよい。具体的には、ステップS107の変動速度dG/dtの設定時に、ゲイン設定部33が、第1復帰速度dG1/dtの設定処理を実行する。第1復帰速度dG1/dtの設定処理を実行すると、図14に示すようにまずステップS201で、ゲイン設定部33が、第1復帰速度dG1/dtの復帰速度を操舵トルクT等を考慮して設定する復帰時特性制御を行うか否かを判定する。そして、復帰時特性制御を行わないと判定した場合には(No)ステップS202に移行する。一方、復帰時特性制御を行うと判定した場合には(Yes)、ステップS203に移行する。(3) Further, as another method of setting the return speed based on the steering torque T, the steering angle δ, the steering angular velocity dδ / dt, the vehicle speed V, etc., a method that does not use correction may be used. Specifically, when the fluctuation speed dG / dt is set in step S107, the
ステップS202では、ゲイン設定部33が、図5、図6に示すように、ゲインGが1次直線G=a・t+bで増加するように第1復帰速度dG1/dtを設定する。ここでa、bは固定値である。図6では、T1がゲインGの復帰開始時(電圧が通常電圧の範囲内に戻ったとき)、T2が復帰完了時、a1が復帰開始時のゲインG、a2が復帰完了時のゲインG(=1.0)である。上記G=a・t+bに当てはめるとa=(a2−a1)/(T2−T1)、b=a1となる。 In step S202, the gain setting unit 33 sets the first return speed dG 1 / dt so that the gain G increases in the linear straight line G = a · t + b, as shown in FIGS. 5 and 6. Here, a and b are fixed values. In FIG. 6, T 1 is the gain G at the start of recovery (when the voltage returns to the normal voltage range), T 2 is when the recovery is completed, a 1 is the gain G at the start of recovery, and a 2 is when the recovery is completed. Gain G (= 1.0). When applied to the above G = a · t + b, a = (a 2- a 1 ) / (T 2- T 1 ) and b = a 1 .
一方、ステップS203では、ゲイン設定部33が、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも何れかが所定閾値よりも大きいかを判定する。例えば、(1)操舵トルクTの絶対値が第1閾値よりも大きい、(2)操舵角δの絶対値が第2閾値よりも大きい、(3)操舵角速度dδ/dtの絶対値が第3閾値よりも大きい、(4)車速Vが第4閾値よりも大きい、という4つの条件の何れか1つ以上が満たされているかを判定し、満たされていると判定した場合に、操舵トルクT、操舵角δ、操舵角速度dδ/dt及び車速Vの少なくとも何れかが所定閾値よりも大きいと判定する。そして、所定閾値よりも大きいと判定した場合には、ゲインGが下方向に凸の2次曲線G=a・t2+bで緩いカーブで増加するように第1復帰速度dG1/dtを設定した後、この設定処理を終了する。On the other hand, in step S203, the
一方、所定閾値よりも小さいと判定した場合には、ゲインGが上方向に凸の曲線G=a・t1/2+bで早めに立ち上がるカーブで増加するように第1復帰速度dG1/dtを設定した後、この設定処理を終了する。なお、上記した2次曲線の関数の「t2」や「t1/2」が含む「2」を変数として、「t3」や「t1/3」等のように、より高次の関数を用いてもよい。
また、ステップS108の変動速度dG/dtの設定時には、ゲイン設定部33が、第2復帰速度dG2/dtの設定処理を実行し、上述した第1復帰速度dG1/dtの設定方法と同様の方法で、第2復帰速度dG2/dtを設定する。第2復帰速度dG2/dtとしては、ステップS202やS203で設定される第1復帰速度dG1/dtよりも遅い速度が設定される。On the other hand, when it is determined that the gain G is smaller than the predetermined threshold value , the first return speed dG 1 / dt increases so that the gain G increases on the curve that rises earlier with the upwardly convex curve G = a · t 1/2 + b. After setting, this setting process ends. In addition, using "2" included in the above-mentioned quadratic curve functions "t 2 " and "t 1/2 " as a variable, higher-order such as "t 3 " and "t 1/3". Functions may be used.
Further, at the time of setting the fluctuation speed dG / dt in step S108, the
(4)また、本実施形態では、本発明に係る電動パワーステアリング制御装置1を、モータ9による操舵アシスト力をステアリング軸3に加えるコラム式EPSに適用する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図15に示すようにモータ9による操舵アシスト力をラック軸に直接に加える下流方式EPSに適用する構成としてもよい。
(4) Further, in the present embodiment, an example in which the electric power
1…電動パワーステアリング制御装置、2…ステアリングホイール、3…ステアリング軸、4…ピニオン入力軸、5…トルクセンサ、6…減速機構、7…ラックアンドピニオン、8L…ロッド、8R…ロッド、9…モータ、10…操舵角センサ、11…車速センサ、12…バッテリ、13…ECU、14L、14R…操舵輪、15…トルク検出回路、16…操舵角検出回路、17…車速検出回路、18…モータ用電流センサ、19…バッテリ用電圧センサ、20…チャージポンプ回路、21…チャージポンプ用電圧センサ、22…MCU、23…PWM駆動部、24…FETドライバ、25…モータ駆動FET、26…メモリ、27…電流指令値演算部、28…電流指令値補正部、29…制御部、30…初期化部、31…電圧取得部、32…目標値設定部、33…ゲイン設定部、34…操舵角速度算出部、35…復帰速度設定部、36…復帰速度補正部、37…三相変換部 1 ... Electric power steering controller, 2 ... Steering wheel, 3 ... Steering shaft, 4 ... Pinion input shaft, 5 ... Torque sensor, 6 ... Reduction mechanism, 7 ... Rack and pinion, 8L ... Rod, 8R ... Rod, 9 ... Motor, 10 ... Steering angle sensor, 11 ... Vehicle speed sensor, 12 ... Battery, 13 ... ECU, 14L, 14R ... Steering wheel, 15 ... Torque detection circuit, 16 ... Steering angle detection circuit, 17 ... Vehicle speed detection circuit, 18 ... Motor Current sensor, 19 ... Battery voltage sensor, 20 ... Charge pump circuit, 21 ... Charge pump voltage sensor, 22 ... MCU, 23 ... PWM drive unit, 24 ... FET driver, 25 ... Motor drive FET, 26 ... Memory, 27 ... Current command value calculation unit, 28 ... Current command value correction unit, 29 ... Control unit, 30 ... Initialization unit, 31 ... Voltage acquisition unit, 32 ... Target value setting unit, 33 ... Gain setting unit, 34 ... Steering angle speed Calculation unit, 35 ... Return speed setting unit, 36 ... Return speed correction unit, 37 ... Three-phase conversion unit
Claims (5)
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ用電圧センサと、
前記バッテリ用電圧センサで検出した電圧に基づき、前記モータが出力するアシスト力の制御に用いられるゲインの目標値であるゲイン目標値を設定する目標値設定部と、
前記目標値設定部で設定したゲイン目標値に基づきゲインを設定するゲイン設定部と、
前記ステアリングホイールによる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記ゲイン設定部で設定したゲイン及び前記トルクセンサで検出した操舵トルクに基づき前記モータが出力するアシスト力を制御する制御部と、を備え、
前記目標値設定部は、前記バッテリ用電圧センサで検出した電圧が予め定めた通常電圧の範囲内にある場合には、前記ゲイン目標値を予め定めた通常値に設定し、当該電圧が前記通常電圧の範囲外にある場合には、前記ゲイン目標値を前記通常値未満の値に設定し、
前記ゲイン設定部は、前記バッテリ用電圧センサで検出した電圧が前記通常電圧の範囲外から範囲内に復帰すると、当該電圧が当該通常電圧の範囲外になったときから当該通常電圧の範囲内に復帰するまでの期間におけるゲインの時間積分値を、当該期間におけるゲインが前記通常値である場合のゲインの時間積分値で除算して得られる比率が予め定めた所定閾値よりも大きいか否かを判定し、前記所定閾値よりも大きいと判定した場合には、前記ゲイン目標値まで直ちに増加するように前記ゲインの設定を行い、前記所定閾値以下であると判定した場合には、前記ゲイン目標値まで徐々に増加するように前記ゲインの設定を行う電動パワーステアリング制御装置。A motor that is powered by a battery and outputs an assisting force to assist steering by the steering wheel.
A battery voltage sensor that detects the battery voltage and
A target value setting unit that sets a gain target value, which is a gain target value used for controlling the assist force output by the motor, based on the voltage detected by the battery voltage sensor.
A gain setting unit that sets the gain based on the gain target value set by the target value setting unit, and a gain setting unit.
A torque sensor that detects the steering torque of the steering wheel and
A control unit that controls the assist force output by the motor based on the gain set by the gain setting unit and the steering torque detected by the torque sensor is provided.
When the voltage detected by the battery voltage sensor is within a predetermined normal voltage range, the target value setting unit sets the gain target value to a predetermined normal value, and the voltage is set to the normal value. If it is out of the voltage range, set the gain target value to a value less than the normal value.
When the voltage detected by the battery voltage sensor returns from outside the normal voltage range to within the normal voltage range, the gain setting unit moves the gain setting unit into the normal voltage range from the time when the voltage falls outside the normal voltage range. Whether or not the ratio obtained by dividing the time-integrated value of the gain in the period until the return by the time-integrated value of the gain when the gain in the period is the normal value is larger than a predetermined threshold value set in advance. When the determination is made and it is determined that the gain is larger than the predetermined threshold value, the gain is set so as to immediately increase to the gain target value, and when it is determined that the gain is equal to or less than the predetermined threshold value, the gain target value is determined. An electric power steering control device that sets the gain so as to gradually increase to.
前記トルクセンサで検出した操舵トルクに基づき、前記モータが出力するアシスト力の制御のための電流指令値を算出する電流指令値演算部と、
前記電流指令値演算部で算出した電流指令値に、前記ゲイン設定部で設定したゲインを乗算して、補正後の電流指令値を得る電流指令値補正部と、
前記電流指令値補正部で得た補正後の電流指令値を、前記モータのU相コイル、V相コイル及びW相コイルの電流指令値に変換する三相変換部と、
前記三相変換部で変換した変換後の電流指令値に基づきPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成するPWM駆動部と、
前記PWM駆動部が生成したPWM信号に従って、前記モータに駆動電流を供給するモータ駆動FETを駆動するFETドライバと、を備える請求項1から4の何れか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置。 The control unit
A current command value calculation unit that calculates a current command value for controlling the assist force output by the motor based on the steering torque detected by the torque sensor.
A current command value correction unit that obtains a corrected current command value by multiplying the current command value calculated by the current command value calculation unit by the gain set by the gain setting unit.
A three-phase conversion unit that converts the corrected current command value obtained by the current command value correction unit into current command values of the U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil of the motor.
A PWM drive unit that generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal based on the converted current command value converted by the three-phase conversion unit.
The electric power steering control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising an FET driver that drives a motor drive FET that supplies a drive current to the motor according to a PWM signal generated by the PWM drive unit.
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